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#第四届立创大赛#睡眠监测仪

创建时间:1年前

项目主题:自拟主题

描述

<h1>*  简要介绍作品:</h1> <p>我设计的睡眠监测仪,通过采集睡眠时人体的血氧饱和度,心率值,翻身次数,是否打鼾等来监测人体的睡眠情况。</p> <hr /><h1>*  一、作品详情;</h1> <p>1 .  采集人体的血氧饱和度,心率值,这两项生命参数反应了人体心肺功能是否正常,特别是睡眠的状况更尤为重要。 2.   判断人体翻动,转身次数,睡眠时间,能够监测人体是否进入深度睡眠,也反映了人体的睡眠质量。 3.   记录睡眠时的鼾声,磨牙声,可以判断人体睡眠时呼吸系统是否正常。(自动录音的阈值可以自行设置) 4.   报警系统可在人体参数过低时,报警,叫醒被监测者,以防被检查者出现更大意外。(报警阈值可自行设置) 5.   记录的录音存储在TF卡中,可直接用板载喇叭播放,也可用其他播放器播放。每日睡眠数据(包括录音,SPO2\,PR\,翻身次数,睡眠时间)可生成TXT文档,存放在TF卡中,长期保存查看。</p> <hr /><h1>*  二、描述作品所面临的挑战及所解决的问题;</h1> <p>近年来随着人们生活水平的提高,人们对自己身体的健康越来越关注,越来越少的人会做损害自己健康的事。同时国家也对国民的健康越来越重视,如加大对医疗企业的监管力度,加大对城镇基础医疗建设,扶着更多的养老院,加大社保力度,为的就是提高国民的身体健康,毕竟,健康的身体才是革命的本钱。       说到健康问题,睡眠质量绝对是重要的一部分,没有高质量的睡眠,就没有充沛的精力工作和学习,老年人随着年龄的增加,身体的各个器官逐渐出现衰竭情况,睡眠质量大幅下降,睡不着,起得早,夜起多,这些睡眠问题都困扰着大多数老年人。但是,睡眠问题只出现在老年人嘛?答案是否定的,随着现在生活压力,工作压力的增加,加上不规律的生活作息,越来越多的年轻人也出现睡眠质量下降的问题,所以睡眠问题已经成为广泛的社会问题。       但是,睡眠期间到底是哪些问题导致的睡眠质量下降那?是睡觉打鼾?是睡眠不实?还是其他环境问题?找到根源才能对症下药。可是,人体在睡眠时,人体处于无意识状态,人们不清楚自己在睡眠时身体各个指标是否正常,所以睡眠是否存在问题就很难察觉,不易记录,睡眠监测仪也就应运而生了。       我设计的这款睡眠监测仪,小巧便携,可穿戴在手腕处,自带锂电池,可长时间使用。1.44寸彩屏显示,操作简单,老少皆宜,通过采集睡眠时人体的血氧饱和度,心率值,来判断人体的心肺功能是否正常,睡眠监测仪带有报警功能,可以根据个人情况,设置报警阈值,当身体参数超过阈值时,通过报警叫醒被监测者。六轴加速度模块能准确判断人体的翻身和转动,这一点与手环功能类似,可以判断人体是否进入深度睡眠,另外睡眠监测仪还能记录睡眠时间,录制睡眠时的鼾声,梦话,严重的打鼾常伴有睡眠呼吸暂停,这不仅对自己危害很大,更影响他人睡眠,但是很多人可能都不知道自己是否打鼾,睡眠监测仪的录音功能就能监测出这一问题,早发现早治疗,才能降低打鼾对人体的伤害。</p> <hr /><h1>*  三、描述作品硬件、软件部分涉及到的关键点;</h1> <p>1. 硬件有几个重要部分组成,包块MCU最小系统,充电模块,电源模块,MPU6050模块,VS1053模块,SPO2血氧模块,TF卡和FLASH模块,1.44寸液晶屏,蜂鸣器电路,DS18B20芯片。  (1)其中MCU采用的STM32F103VCT6,睡眠监测的核心控制部分,主频为72M。  (2)电源模块将锂电池升压至5V,降压到3.3V,1.8V为系统供电 (3)充电IC选用CN3052为3.7V单节锂电池充电,可自动为锂电池充电,使用简单。 (4)CP2102-GM是一款USB转串口IC,用与MCU与电脑通信,可直接下载程序, (5)MPU6050六轴加速度模块通过IIC与MCU通信,该模块在运动时,获得陀螺仪的值,可判断人体是否运动。 (6)VS1053模块使用SPI与MCU通信,用来输出音频,并控制板载HT6872驱动喇叭,播放音乐,VS1053模块也用来录音,使用MI头,采集单声道音频。 (7)SPO2血氧模块是一款医疗级SP02模块,通过指甲探头采集人体血氧饱和度和心率,这两项都是人体重要的参数。 (8)TF卡和W25Q128 用来存储数据,TF上的内容可在其他设备查看。非常方便1.44彩屏用来显示画面数据,该模块采用软件SPI驱动,刷新效率较慢,如有可能尽量使用硬件SPI。 (9)蜂鸣器用来报警,提醒被监测者,可使用PWM来控制音色。DS18B20芯片用来实时监控环境温度。  2. 软件部分包括, (1)基于TF卡和W25Q128 的FATFS文件管理系统, (2)VS1053音乐播放模块的配置和操作, (3)SPO2模块通信协议读取SPO2和PR的数据。 (4)MPU6050模块通过IIC读取加速度和陀螺仪数据, (5)TFT屏通过软件模拟SPI驱动,液晶屏亮度和蜂鸣器的声音用PWM来控制。   完成以上基础程序的配置,接下来就是,界面的设计布局,各个模块的相互配合,保证各个模块正常工作,提高性能。</p> <h3>**  具体软件硬件,开查看开源文件,PCB图和代码。**</h3> <hr /><h1>*  四、作品材料清单;</h1> <p>材料清单包括,   SLEEP主板,   SLEEP功能板(包括VS1053和血氧模块),   1.44寸TFT液晶屏,  一块3.7V,800MA的锂电池,  一个16G的TF卡, 一个腕式血压计的机壳(包括腕带), 一个血氧探头, 一个8R1W的小喇叭。 主要IC的BOM</p> <table><thead><tr><th>Comment</th> <th>Designator</th> <th>Footprint</th> <th>Quantity</th> </tr></thead><tbody><tr><td>STM32F103VCT6</td> <td>U1</td> <td>LQFP100</td> <td>1</td> </tr><tr><td>MPU6050</td> <td>U2</td> <td>QFN-24_4x4x05P</td> <td>1</td> </tr><tr><td>W25Q128</td> <td>U3</td> <td>SOIC-8_208mil</td> <td>1</td> </tr><tr><td>TPS61230</td> <td>U4</td> <td>QFN11</td> <td>1</td> </tr><tr><td>CN3052A</td> <td>U5</td> <td>HSOP-8</td> <td>1</td> </tr><tr><td>SPX5205M5-L-3-3/TR</td> <td>U6</td> <td>SOT-23-5</td> <td>1</td> </tr><tr><td>CP2102-GM</td> <td>U7</td> <td>QFN28-5.0</td> <td>1</td> </tr><tr><td>8M</td> <td>Y1</td> <td>JZ-5032</td> <td>1</td> </tr><tr><td>32.768K</td> <td>Y2</td> <td>JZ_2012_2P</td> <td>1</td> </tr><tr><td>LM393</td> <td>U5</td> <td>SOIC8_225</td> <td>1</td> </tr><tr><td>HT6872</td> <td>U6</td> <td>SOIC8_225</td> <td>1</td> </tr><tr><td>VS1053B/VS1003B</td> <td>U7</td> <td>mTQFP48</td> <td>1</td> </tr><tr><td>SPX5205M5-L-3-3/TR</td> <td>U8</td> <td>SOT-23-5</td> <td>1</td> </tr><tr><td>SGM2019-1.8V</td> <td>U9</td> <td>SOT-23-5</td> <td>1</td> </tr><tr><td>12.288M</td> <td>Y1</td> <td>JZ-3225-4P</td> <td>1</td> </tr></tbody></table><h3>PCB具体电子物料可查看附件</h3> <hr /><h1>*  五、作品图片上传;(PCB上须有大赛logo标识并拍照上传,若无视为放弃参赛)</h1> <h3>更多图片可开源文件内查看</h3> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/w6IFE38MS9F72pWAVZEvhQ4LLWfeBOb7vnHgGlMm.png" alt="logo.png" /><img src="//image.lceda.cn/pullimage/LS9CnY8PUOhTmfCQMBZ48jjSMi1c9MYyyNhcTJVC.png" alt="logo2.png" /><img src="//image.lceda.cn/pullimage/pvO12IK3J5f3KzpbsP3rSgAfYBHwrhprB57IFVG8.jpeg" alt="装了电池.jpg" /><img src="//image.lceda.cn/pullimage/PTxRU1i2yGuXAwg0t0t5SmaA28G3lcwn0uGAb106.jpeg" alt="装功能板和喇叭.jpg" /><img src="//image.lceda.cn/pullimage/QBn61b3ZFZ8H378tNk3b0reCauhk7W9TNwu0EYgE.jpeg" alt="装主板.jpg" /><img src="//image.lceda.cn/pullimage/yDn862Arobtsvf19BxZxBsFVyIvJSEVz72ZNz1yW.jpeg" alt="主界面.jpg" /><img src="//image.lceda.cn/pullimage/KIToPlAZzDBJpW6X0i3lCN9kOKI2HptwZusfTcci.jpeg" alt="侧面.jpg" /></p> <hr /><h1>六、演示您的作品并录制成视频上传;(视频内容须包含:作品介绍;功能演示;性能测试;PCB上大赛logo标识特写镜头,若无视为放弃参赛)</h1> <p><a href="https://url.cn/5Er7E63?sf=uri" target="_blank" rel="noreferrer noopener">睡眠监测仪演示视频</a><a href="https://pan.baidu.com/s/1itgAuC3R6bFeUwW442E87w" target="_blank" rel="noreferrer noopener">网盘地址</a></p> <hr /><h1>七、开源文档。~~~~</h1> <p>查看附件,实物图片,PCB图和代码</p> <hr /><p><a href="https://url.cn/5Er7E63?sf=uri" target="_blank" rel="noreferrer noopener">睡眠监测仪演示视频</a><a href="https://pan.baidu.com/s/1itgAuC3R6bFeUwW442E87w" target="_blank" rel="noreferrer noopener">网盘地址</a></p> <pre><code></code></pre>

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评论(7)

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jixin001 回复

兄弟,建议将相关图片,原理图啥的截图放出来先,想详细了解的可以下载附件。我对打鼾检测的算法很感兴趣,实测效果咋样?

xuzhou_zx 回复

@jixin001  打鼾检测没有使用特殊算法,只是判断分贝大小,分贝过大自动录音,第二天回放录音才能判断是否是鼾声,还是梦话或其他杂音。如果非要判断是否是鼾声,现在能想到的方法是鼾声分贝曲线判断,这个需要大量测试,另一个打鼾时会出现短暂呼吸暂停,需要贴电极片采集呼吸率,或者ETCO2模块插笔管采集呼吸率等方法。

jixin001 回复

仔细看了你这个视频,这个改造简直太棒了!功能齐全,要啥有啥。有个改造的想法,去掉OLED,换上一颗蓝牙SOC。手腕就是一个传感器单元,配置,查看等放到手机APP上。这样就可以省电,且交互更加友好。APP上还可以推送咨询啥的,商业化过程中可以讲一个好故事。

xuzhou_zx 回复

@jixin001  好建议,加上APP功能,手腕的体积能做到更小,类似手环手表,硬成本更低,APP做鼾声监测和数据回顾等其他功能更好扩展,更好操作和使用。

jopey 回复

功耗测过吗,能低功耗就好了

xuzhou_zx 回复

@jopey  功耗没有测,回头测试一下,主要功耗在喇叭和TFT屏,在息屏和不播放情况下,预计功耗在50ma电流以下。

LCDS 回复

恭喜您的项目获得第四届立创电子设计大赛优秀奖,点击查看获奖名单:https://diy.szlcsc.com/posts/7b78bd99e53745588a4f2d81cc11af92

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